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基于GPS数据的破冰船锚泊状态识别与特征分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2019年第2期44卷 166-171页

作者：桂大伟庞小平艾松涛武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 武汉大学极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079

锚泊安全对于穿梭于南北两极、出入冰区等恶劣航行条件的"雪龙"号破冰船至关重要。从"雪龙"号第27次南极考察航迹数据入手,分析其锚泊过程中的GPS轨迹特征,基于决策树原理设计并实现了锚泊状态识别算法。利用最小二乘原理对锚泊轨迹点... 详细信息

锚泊安全对于穿梭于南北两极、出入冰区等恶劣航行条件的"雪龙"号破冰船至关重要。从"雪龙"号第27次南极考察航迹数据入手,分析其锚泊过程中的GPS轨迹特征,基于决策树原理设计并实现了锚泊状态识别算法。利用最小二乘原理对锚泊轨迹点进行拟合,得到破冰船锚泊偏荡周期中的逐个锚位,分析发现了2011-02-14"雪龙"号停靠中山站锚地期间发生的走锚现象,结合气象数据进一步分析了走锚现象的成因,验证了利用拟合锚位监控锚泊状态的可行性。

关键词： “雪龙”号锚泊状态特征分析

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利用多源遥感数据识别波弗特海冰间水道

武汉大学学报（信息科学版） 2019年第6期44卷 917-924页

作者：屈猛庞小平赵羲季青范沛武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 武汉大学极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079

采用MODIS可见光反射率、热红外亮温和RadarSat-2双极化后向散射等多源数据,通过建立决策树综合判断来识别波弗特海域冬季的冰间水道及其内部冰型,并进行精度评价。研究发现,MODIS热红外只能粗略提取冰间水道轮廓;而高分辨率的RadarSat-... 详细信息

采用MODIS可见光反射率、热红外亮温和RadarSat-2双极化后向散射等多源数据,通过建立决策树综合判断来识别波弗特海域冬季的冰间水道及其内部冰型,并进行精度评价。研究发现,MODIS热红外只能粗略提取冰间水道轮廓;而高分辨率的RadarSat-2影像可以提供更多海冰类型信息,但是不同冰型的后向散射信号有重叠,影响水道提取的精度。研究结合多源数据建立决策树,综合极化后向散射和表面温度等参数来判断海冰类型,从而识别不同发育阶段的冰间水道。该方法的识别精度优于单变量方法。高分辨率Sentinel-2光学影像验证了不同阶段冰间水道的顺序分布。多源数据的应用有助于更准确地计算水道区域的海-气热通量和产冰量,同时为船只导航提供更详细的冰情信息。

关键词：冰间水道 RadarSat-2 冰面温度 MODIS 波弗特海

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通导遥融合的复杂环境实时感知服务

武汉大学学报（信息科学版） 2023年第7期48卷 1100-1105页

作者：邵振峰陈金龙吴长枝齐晓飞武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 西安测绘研究所地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

通导遥融合的复杂环境实时感知服务以复杂环境空间为研究背景,以计算机、通信、网络等技术和感知设备为信息获取手段,以天基、空基、地基和海基遥感平台为服务平台。针对复杂环境态势,新型复杂环境实时感知服务充分运用通信、导航、遥感... 详细信息

通导遥融合的复杂环境实时感知服务以复杂环境空间为研究背景,以计算机、通信、网络等技术和感知设备为信息获取手段,以天基、空基、地基和海基遥感平台为服务平台。针对复杂环境态势,新型复杂环境实时感知服务充分运用通信、导航、遥感(通导遥)信息资源和智慧地球等技术,为物理域、信息域、认知域和社会域提供复杂环境要素保障。从复杂环境下的实时感知服务需求出发,剖析通导遥融合的创新思路,概述复杂环境设施感知服务范围,构建复杂环境实时感知服务平台,论述复杂环境实时感知服务架构,并对通导遥融合的复杂环境实时感知服务进行展望。

关键词：通信导航遥感复杂环境实时感知服务

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一种使用卫星反射信号探测海冰分布新方法

武汉大学学报（信息科学版） 2018年第10期43卷 1472-1477页

作者：朱勇超邹进贵余科根武汉大学测绘学院精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室

利用TechDemoSat-1低轨道卫星采集的卫星反射信号生成的时延多普勒图(delay-doppler map,DDM)探测北极格陵兰岛(Greenland)地区的海冰分布。由于卫星散射信号在海冰和海水上分别遵循相干散射和漫散射模型,与海水相比,海冰的时延多普勒... 详细信息

利用TechDemoSat-1低轨道卫星采集的卫星反射信号生成的时延多普勒图(delay-doppler map,DDM)探测北极格陵兰岛(Greenland)地区的海冰分布。由于卫星散射信号在海冰和海水上分别遵循相干散射和漫散射模型,与海水相比,海冰的时延多普勒图扩散较少,所以从海水到海冰的过渡会导致时延多普勒图中高于一定能量值的像素数量减小。提出了一种基于相邻DDM像素数量比值的检测方法,通过采用一定阈值来区分海冰和海水的时延多普勒图,用于分析格陵兰岛地区海冰的分布情况。还利用多期数据分析了格陵兰岛地区海冰分布随时间的变化。通过与美国国家冰雪数据中心提供的数据比对,利用数学统计方法对本文提出的方法性能进行了评估。结果显示,该方法的判断成功率可以达到98.76%~99.21%,整体评估成功率约为99.09%。

关键词：卫星反射信号时延多普勒图(DDM) 像素数量比值 TechDemoSat-1 海冰分布 GNSS遥感

1978~2014南极海冰边缘线长度时间序列变化

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武汉大学学报（信息科学版） 2016年第11期41卷 1463-1468页

作者：程子桉庞小平赵羲季青武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 武汉大学极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079

基于SMMR和SSM/I海冰索引数据集,建立并分析了1978-11至2014-12月36a的南极海冰边缘线长度时间序列。南极冰缘线长度增长速度为19.54±16.31km/a（p〈0.05）。每年海冰范围从3月开始增长,9月达到峰值然后下降;冰缘线长度也呈现稳定的周... 详细信息

基于SMMR和SSM/I海冰索引数据集,建立并分析了1978-11至2014-12月36a的南极海冰边缘线长度时间序列。南极冰缘线长度增长速度为19.54±16.31km/a（p〈0.05）。每年海冰范围从3月开始增长,9月达到峰值然后下降;冰缘线长度也呈现稳定的周期性变化,在3~8月缓慢增长,继而略微下降,11月开始迅速增长,12月到达峰值后迅速下降。通常冰缘线长度最大值出现在12月,最小值在3月。冰缘线长度的变化与海冰范围和海冰形状FRAC指数相关,在3月、11月、12月,冰缘线长度的变化趋势与海冰形状FRAC指数一致,与海冰范围相反。在其他月份冰缘线长度的变化趋势则与海冰范围相同,与海冰形状FRAC指数相反。在5个地理分区中,印度洋区、罗斯海区冰缘线长度呈正增长趋势,别林斯高晋海区呈明显负增长趋势,西太平洋区、威德尔海区变化趋势不明显。5个地理分区的冰缘线长度都只在个别月份呈现明显的趋势变化,大部分时间没有明显趋势。

关键词：南极海冰边缘线时间序列

针对GF-1遥感影像的基于影像与基于辐射传输模型的两种交叉定标方法比较

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测绘学报 2017年第7期46卷 882-890页

作者：李娟冯炼庞小平武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

"高分一号"配置了4台16m分辨率多光谱宽幅(WFV)相机,组合观测幅宽达到800km。为了将其应用于定量遥感,需要对其进行精确的辐射定标。目前针对高分一号卫星有两种交叉定标方法,都在传统方法的基础上进行了改进。一种是基于影像的交叉定... 详细信息

"高分一号"配置了4台16m分辨率多光谱宽幅(WFV)相机,组合观测幅宽达到800km。为了将其应用于定量遥感,需要对其进行精确的辐射定标。目前针对高分一号卫星有两种交叉定标方法,都在传统方法的基础上进行了改进。一种是基于影像的交叉定标方法(image-based),另一种是基于辐射传输模型和二向反射分布函数的交叉定标方法(RTM-BRDF)。本文采用这两种方法对高分一号(GF-1)的4个相机进行辐射定标,并对这两种方法进行了对比分析,发现对于WFV2和WFV3这两个近似星下点成像相机,image-based方法可以得到精度较高的辐射定标系数,而对于WFV1和WFV4这两个非星下点成像相机来说,RTM-BRDF方法得到的定标系数精度较高。因此,最终将两种方法结合给出GF-1 4个相机最终的定标系数。

关键词：高分一号卫星交叉定标光谱响应函数 USGS光谱库气溶胶辐射传输模型 BRDF

基于CryoSat-2数据的海冰厚度估算算法比较

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武汉大学学报（信息科学版） 2015年第11期40卷 1467-1472页

作者：季青庞小平赵羲程子桉武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079

以北极为研究区,使用CryoSat-2数据,利用现有海冰厚度卫星测高研究中4种主流算法(Laxon03算法、Kurtz09算法、Yi11算法和Laxon13算法)分别对北冰洋海冰厚度进行估算,并将估算结果与研究区IceBridge机载激光测高冰厚数据进行了比较,探索... 详细信息

以北极为研究区,使用CryoSat-2数据,利用现有海冰厚度卫星测高研究中4种主流算法(Laxon03算法、Kurtz09算法、Yi11算法和Laxon13算法)分别对北冰洋海冰厚度进行估算,并将估算结果与研究区IceBridge机载激光测高冰厚数据进行了比较,探索各算法海冰厚度估算的差异,寻找最优的估算算法,为估算长时序海冰厚度提供基础和参考。结果表明,4种算法估算的海冰厚度空间分布较为一致,但不同算法估算的结果差异较大,可达0.476m;4种算法估算结果大小依次为Laxon03算法、Yi11算法、Laxon13算法、Kurtz09算法;4种算法估算的平均海冰厚度差异,在北极波弗特海海域最大,其次是北极中心海域、格陵兰和挪威海;Laxon13算法估算结果相对于IceBridge观测结果与其他算法相比,具有最小的平均偏差和均方根误差,是卫星测高估算海冰厚度的最优算法。

关键词：海冰厚度卫星测高最优算法 CryoSat-2 IceBridge

GRACERL05反演南极冰盖质量变化方法比较

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武汉大学学报（信息科学版） 2016年第11期41卷 1450-1457页

作者：王星星李斐郝卫峰张胜凯杨元德武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 武汉大学极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079

利用UTCSR发布的2003-01~2013-07GRACE RL05月平均重力场模型,分析比较了高斯滤波、各向异性滤波、扇形滤波和维纳滤波,并结合去相关滤波在反演南极地区冰盖质量变化方面的差异。通过计算得到以下结论：1基于121组重力场模型阶方差分布... 详细信息

利用UTCSR发布的2003-01~2013-07GRACE RL05月平均重力场模型,分析比较了高斯滤波、各向异性滤波、扇形滤波和维纳滤波,并结合去相关滤波在反演南极地区冰盖质量变化方面的差异。通过计算得到以下结论：1基于121组重力场模型阶方差分布得到维纳滤波与半径为300km的高斯滤波效果最为接近,说明300km滤波半径完全可以满足质量变化信号的提取;2在一定范围内,提高滤波半径能提高反演结果信噪比,建议南极区域的滤波半径为500km;采用相同滤波半径,不同空间滤波算法计算的质量变化率基本一致,在南极区域可以选取任一滤波方法;3与其他算法相比,去相关滤波算法能在一定程度消除球谐系数中存在的系统误差,改善反演结果。

关键词： GRACE 南极冰盖质量变化滤波算法

联合CryoSat-2测高数据和地面高程数据建立东南极拉斯曼丘陵地区DEM

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武汉大学学报（信息科学版） 2017年第10期42卷 1417-1422页

作者：肖峰李斐张胜凯袁乐先朱婷婷武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

拉斯曼丘陵地区位于东南极伊丽莎白公主地,中国南极中山站位于拉斯曼丘陵的东部,是中国南极科学考察的重要地区。数字高程模型(DEM)是南极冰盖变化研究的基础,卫星测高数据是南极地区构建DEM的主要数据来源。CryoSat-2是新一代用于极地... 详细信息

拉斯曼丘陵地区位于东南极伊丽莎白公主地,中国南极中山站位于拉斯曼丘陵的东部,是中国南极科学考察的重要地区。数字高程模型(DEM)是南极冰盖变化研究的基础,卫星测高数据是南极地区构建DEM的主要数据来源。CryoSat-2是新一代用于极地冰盖和海冰监测的测高卫星,联合2013年和2014年南极冬季的CryoSat-2测高数据以及中国、澳大利亚、印度三个国家现场测量的60余个地面高程数据,利用克里金插值方法建立了拉斯曼丘陵地区200 m分辨率的DEM(简称LA-DEM)。利用未参与插值的地面高程数据对新建立的LA-DEM进行了验证,并与Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM以及BEDMAP 2等四种国际上常用的南极DEM进行比较,结果表明LA-DEM的高程精度约为19.7 m,优于其他4种南极DEM。

关键词：南极拉斯曼丘陵数字高程模型 CryoSat-2 GPS